摘要針對當前由于超載而不斷引起的重大交通事故，為減少因交通事故而造成人員傷亡和財產損失。本論文設計了一種汽車超載控制裝置。要求能夠判斷機動車是否超載，在超載時能夠提供報警和顯示超載的重量，并且能夠實現對發動機打火系統的控制。本設計采用AT89C51單片機作為系統處理的核心，利用電阻應變式壓力傳感器將機動車載重量轉換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號并計算出載重量；所得的載重量將送到單片機，單片機與設定的載重量作比擬并判斷是否超載，假設超載LED顯示超載的重量,蜂鳴器開始報警；同時利用可控電流開關對汽車的打火系統進行控制，從而最終實現對超載情況進行控制。車輛啟動后單片機對載重量進行關中斷，速度傳感器發揮作用，從而防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。關鍵詞：AT89C51單片機,超載控制,傳感器,A/D轉換器,LEDAbstractInviewofthecurrentcausedbyoverloadandmajortrafficaccidents,inordertoreducethecasualtiesandpropertylossescausedbytrafficaccident.Thispaperdesignsakindofmotoroverloadcontroldevice.Requiredtodeterminewhetheramotorvehicleoverloading,whenoverloadcanprovidealarmandshowtheweightoftheoverload,andcanrealizethecontroloftheengineignitionsystem.ThisdesignUSESAT89C51isthecoreofthesystemprocesses,usingresistancestraintypepressuresensorconvertsthevehicleloadvoltagesignal;AndthenthroughthevoltagesignalamplificationcircuittoenlargeA/DconversionchipADC0809convertsthedigitalsignalandcalculatetheload;Theloadwillbesenttothemicrocontroller,single-chipmicrocomputerandsettingcapacitycomparisonanddetermineifoverload,iftheweightoftheLEDdisplayoverloadoverload,buzzeralarmbeginning;Atthesametimewithcontrollablecurrentswitchtocontrolthecar'signitionsystem,soastoultimatelyachievetocontroltheoverloadsituations.Vehiclestartsmicrocontrollertooffloadinterruption,speedsensor,toavoiddrivingintheprocessofroaduneven,turbulenceandcauseunnecessarystall.Keywords:AT89C51,overloadcontrol,sensor,A/Dconverter,LED目錄1緒論11.1課題的提出及意義11.2國內外汽車超載研究現狀4國外汽車超載研究4國內汽車超載研究51.3研究內容和預期目標62總體方案的設計和工作原理72.1設計方案的選擇7方案一7方案二7方案三72.2設計方案確實定及總體結構83硬件設計93.1單片機的選型93.2看門狗電路的設計133.3傳感器的選擇16傳感器的根本概念16測力傳感器的選擇17輪速傳感器的選擇203.4放大電路設計253.5A/D轉換采樣電路273.6點火控制電路的設計313.7報警電路的設計323.8顯示電路的設計333.9電源電路的設計354軟件設計384.1主程序設計38設計思路38主程序流程圖384.2參數恢復子程序設計39設計思路394.2.2程序流程圖404.3看門狗子程序設計42設計思路42看門狗程序流程圖434.4采集報警控制子程序的設計45設計思路45采集報警控制子程序流程圖464.5顯示子程序設計47設計思路47顯示子程序流程圖475總結495.1系統先進性495.2系統局限性49參考文獻50致謝52附錄531緒論1.1課題的提出及意義車輛超載是指運輸車輛所載的貨物質量超過了額定裝載質量的情況,車輛超載有著以下危害：1、嚴重損害公路和橋梁隨著城鄉經濟的飛速開展，在公路上行駛的載貨汽車、大型平板車、汽車列車和集裝箱運輸車，其數量和比重逐年增加。其中大量超過公路、橋梁限載標準的運輸車輛在公路上行駛,致使公路嚴重損壞,大大地縮短了其使用年限，不得不提前大中修，一輛輛超限超載運輸車，猶如一個個“超級殺手〞，在其重壓之下，公路“未老先衰〞，超限運輸給國家財產造成了巨額損失，全國公路每年因車輛超限超載造成的損失超過300億元。2、超限運輸車輛行駛公路嚴重影響交通平安超限超載車輛被稱為“公路第一殺手〞，據統計，80%以上的載重貨車道路交通事故是由超限超載車輛引起的。近年來我國發生的一系列群傷群死重大交通事故，許多均與車輛的超限、超載有關。汽車核載確定是有科學依據的，在核載范圍內載貨汽車的平安性包括良好的制動性和操作的穩定性是有保障的，超限車輛大多是采取了更換高壓輪胎，加厚鋼板彈簧，加高車輛欄板的改裝車輛，而其操作、制動和傳動系統仍保持出廠的配置。由于長期、大量的超限超載運輸，車輛長期處于超負荷運轉狀態，使車輛的制動性和操作性能迅速下降，表現為輪胎變形爆胎、剎車失靈、轉向器輕飄抖動，鋼板彈簧折斷、半軸斷裂等，給交通平安帶來極大的事故隱患。研究說明，如果一輛車的實際裝載量超過規定值的50%以上，那么整車的協調性、制動性就會變得很差，極易引發交通平安事故。3、嚴重的擾亂了運輸市場的秩序，引起惡性競爭車輛超限超載還導致了公路運輸市場的惡性競爭。運輸市場運力供大于求，壓價現象頻出，市場競爭劇烈，為彌補降價造成的經濟損失，車主通常多采用多裝和逃避交通規費的方法獲得補償，使得運力過剩矛盾更加突出。“超載—運力過?！獕簝r—再超載〞的怪圈愈演愈烈。20世紀70年代末和80年代初，一般普通散貨運價在0.3元/tkm，但目前已降到缺乏0.2元/噸公里。車輛超限超載運輸造成道路運輸市場扭曲，嚴重損害了統一開放、競爭有序的市場秩序，阻礙了現代道路運輸市場體系的建立和完善，破壞了正常的社會經濟秩序。4、造成車輛“大噸小標〞泛濫，進一步加劇超限運輸因為競相超限運輸，局部汽車制造廠家受利益驅動，迎合市場，競相非法生產“大噸小標〞汽車，即將原來設計制造的汽車載質量成心從大噸位改標為小噸位，如EQ3094F6D自卸車，加強型車架、離合器、9噸級后橋，長軸距、長車廂，裝載容積11.3ml，廠家卻標為“五噸運煤王〞。有的賣車人為促銷，給八平柴的合格證，能拉10~15t，行車證只標5t。一些汽車改裝廠和修理廠非法改裝車輛，導致超限運輸現象大大增加。同時，國家對運輸市場的調控力度、法規等方面存在缺乏，不能從根本上解決車輛超限現象的發生，管理不當，使得運輸市場的無序競爭一定程度上又增加了。5、擾亂了國家養路費以及路橋收費政策，制造出新的不公平由于我國目前所有公路收費根本都是按車輛核定噸位收費，“大噸小標〞超載車輛的泛濫，導致單位運輸本錢降低。這樣，運輸者通過超載超限可以提高利潤水平，降低其運輸本錢，這樣就可獲得比守法經營者更多的利潤。對國家來講，漏征了大量規費，我國每年因超限超載而偷逃的養路費、路橋通行費不計其數，據專家估算，車主通過超限超載每獲利1000元，國家就損失6000元；對于遵紀守法的人來說，無疑是不公平的。6、嚴重的影響了我國汽車產業的健康開展和技術進步汽車產業是我國國民經濟的支柱產業，對拉動內需、擴大就業、提高人民生活質量具有十分重要的作用，但是由于載重貨車市場上，“大噸小標〞的車輛暢銷，而按標準設計標定噸位的車輛受到冷落，同時，一些不標準的企業以及改裝車廠，乘機生產銷售違規車輛。不僅導致優勝劣汰的市場競爭機制遭到嚴重扭曲，遵紀守規企業的正當利益受到嚴重損害，使運輸市場秩序嚴重混亂，也影響了汽車產業的技術進步。如果任生產“大噸小標〞車輛的現象開展下去，中國的載貨車和世界水平的差距將會越來越大。7、降低了公路使用效率，污染了環境超載車輛一般車速都很低，有的缺乏40km/t，由于車體大、走不快等，影響后車通行，常造成交通阻塞，公路的使用效率大大降低。特別是在高速公路上，嚴重超載車輛一般只能行駛30~40km每小時，有的更低，造成了高速公路低速行駛為難局面的發生。另外，超載車輛在不良路段行駛時由于荷載大，常常冒黑煙，導致排放超標，污染環境。近幾年來，針對超限超載嚴重的社會危害性，我國屢次發起治理車輛超限超載的活動，處分的力度也越來越大，但由于超限超載涉及面廣，治理難度大，加之利益驅動，特別是源頭問題沒有得到有效解決，總是時間不長，再次回潮。公路超限超載運輸屢禁不止，已成為公路管理的一大“頑癥〞，社會生活和經濟開展中的一項“公害〞，到了非治不可的時候了。車輛超載運輸造成交通事故增加，路面早期被破壞，導致補救和維修養護費用急劇增加。目前，治超主要采用經濟手段和一些制度法規來控制，雖然在一定程度上減少了車輛超載的現象，但某些時段超載現象還是屢禁不止，并不能從根本上解決問題。因此，在采取行政監督管理的同時，通過科學技術手段來制止超載現象也有著極其重要的意義和實用性。1.2國內外汽車超載研究現狀國外汽車超載研究20世紀，國外幾乎所有的國家都存在汽車超載運輸的現象，據調查美國和德國的貨運汽車中汽車超載的數量都在50%左右，而情況稍好的日本也到達20%為此，20世紀50年代，國外許多國家如：美國、韓國、日本等國都在開始研究汽車動態稱重系統，想通過利用汽車動態稱重技術來防止汽車超載對公路造成早期破壞等，井取得相應的成果。美國約有1100多個動態稱重站，利用照相機和路邊控制器技術，與高速公路巡警車中的計算機相連接，對過往貨車進行檢查，能夠及時觀察數據和有效鑒別超載車輛的身份。日本廣泛使用固定式或移動稱重檢測設備對超載車輛進行檢測。在高速公路收費站設有電子秤進行軸載測量。對于大型貨車交通部門還要求安裝自動測重儀。韓國從1973年7月開始對重車實行重點檢查。1994年10月，由于超載車輛過多而導致圣水大橋坍塌后，韓國政府進而加大了治理力度，在全國各地設立500余個超載檢測站(點)。韓國采用了一種超載監控系統。車輛通過時通過電子稱重設備來檢測重量，車輛識別系統對車輛型號進行識別，并且利用網絡中的PC機來判斷車輛是否超載，假設超載，系統將會對超載的車輛自動進行拍照，用來作為懲罰的依據。許多興旺國家先后采用了超載運輸車輛檢測與限制技術，對管理對策不斷進行完善，來解決治超難問題，取得了較好的效果。同時采取相應措施，從源頭上杜絕了超載現象的產生，有效遏制了超載現象。外國卡車通常采用空氣彈簧，當車輛不超載才能啟動行駛。其附屬設施在裝卸、搬運的過程中對于超載情況的限制起到了相當重要的作用，比方，由貨場起重機的起重量來限制車輛的載貨能力等;采取相應措施，制定相應法規來控制超載，并且對超載相關人員進行嚴厲制裁。國內汽車超載研究國內在超載檢測技術方而起步晚，還處于探索階段。20世紀80年代出現了帶基坑和無基坑的電子汽車衡，其中帶基坑的電子汽車衡對道路破壞較大，介紹了主要基于懸臂梁式稱重傳感器的電子汽車衡。對于超載的治理，國內通常還是在高速道路入口安裝稱重系統進行靜態或者是動態稱重，作為主要手段。例如DCS固定式超載檢測收費系統，并以此來控制超載現象的發生。同時我國也開始引進國外汽車載荷監控方而的技術，如云南航大新技術工程年與1999年引進了德國PAT載荷監控產品，同年獲得了國家級《計量器具型式批準證書》。總體而言，國內對超載控制大多是通過一些相關的政策實現，對超載檢測技術研究起步晚、時間也比擬短，盡管也對動態稱重系統進行了研究，但是研究過程中，對諸多影響汽車動態稱重的因素分析不深入，而只是進行了簡單的處理，導致檢測精度不高。所以目前國內在研究的同時，也積極引進國外關于超載檢測的技術，如南京長江大橋上安裝的汽車稱重系統，該系統就屬于典型國外高精度產品，但這類產品開發代價太高，在我國實現推廣不切實際，同時還存在超限標準與我國實際情況不一致等問題。1.3研究內容和預期目標1、本設計為機動車超載檢測控制系統的設計，要求能夠判斷機動車是否超載并且在超載時能夠提供報警和顯示超載的重量，并且由繼電器控制汽車的打火系統。本設計采用AT89C51單片機作為系統處理的核心，利用電阻應變式壓力傳感器將機動車載重量轉換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號并計算出載重量，并判斷是否超載，假設超載LED顯示超載的重量,蜂鳴器開始報警；同時由繼電器切斷汽車的打火裝置，從而最終實現對超載情況進行相關控制。車輛啟動后速度傳感器發揮作用，開始測速功能。當速度小于初始設定值〔10km/h)時，稱重傳感器仍發揮作用，當速度超過初始設定值時，單片機對稱重局部進行關中斷，這樣不僅可以防止運輸人員低速行駛時加裝貨物，而且可以防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。2、預期目標(1)要求載質量為兩檔,不同車型進行定量設定(申請超限運輸并取得通行權的為另一檔)；(2)通過控制電磁制動閥來實現對車輛超載的控制；(3)要求顯示裝載質量,顯示位數為4位,即XXXXT；(4)要求當檢測車輛超載時,發出蜂鳴報警信號，卸載后自動停止報警。2總體方案的設計和工作原理2.1設計方案的選擇方案一車輛靜態稱重技術

固定式稱重磅秤：靜態測量時的車輛稱重正好等于靜態車輛的地心引力，這種稱重方式是最準確的方法。但是，這種傳統的稱重方式有它自身的缺點。一方面，不僅體積大，占地面積寬，還不方便載重車稱重。另一方面，據路政執法人員介紹，地磅秤是固定式的，當執法稱重時，就必須將載重車引導到有地磅稱的地方才可進行測重，不僅增加了執法本錢，也增加了執法對象的麻煩。方案二車輛動態稱重技術

動態稱重(WIM)是指由稱重每個車輪、輪軸或團體或他們的組合，并通過對動態車輛輪胎壓力的測量與分析，并估算車輛總重及重量的過程。首先，動態稱重系統的技術含量很高，設備復雜，動態稱重跟傳統地靜態稱重有很大地區別。其次，由于車輛在行駛過程中產生地各種因素的復雜性和動態稱重技術地復雜性，動態稱重的結果具有一定地不確定性，因此，檢驗的精確性應根據適當的方法進行。最后，應特別注意各種標準標準的使用與現場使用條件的相契合程度，據此選擇適用的標準和相應的設備。方案三處理器基于51系列單片機的機動車超載控制系統。本系統采用51系列的AT89C51單片機作為系統處理的核心，利用電阻應變式壓力傳感器將機動車載重量轉換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓調理后送到A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號并計算出載重量；并且判斷是否超載，假設超載顯示超載的重量并報警；同時啟動發動機點火控制系統；車輛啟動后單片機對載重量進行關中斷，速度傳感器發揮作用，從而防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。綜上所述，本設計采用方案三：處理器基于51系列單片機的機動車超載控制系統。2.2設計方案確實定及總體結構本次設計采用51系列AT89C51單片機，選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。與系統相關的技術方案包括：看門狗的選擇、傳感器的選擇、A/D轉換轉換器的選擇、顯示器的選擇、報警電路的選擇、點火控制電路及電源方案等。總體結構如下圖：報警報警電路LED顯示AT89C51單片機稱重傳感器速度傳感器電源點火控制電路放大器A/D轉換器圖1系統硬件框圖該設計采用51系列的AT89C51單片機作為系統處理的核心，利用電阻壓變式傳感器將機動車載重量轉換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號并計算出載重量，并判斷是否超載，假設超載顯示超載的重量并報警；同時啟動發動機點火控制系統。車輛啟動后速度傳感器發揮作用，開始測速功能。當速度小于初始設定值〔10km/h)時，稱重傳感器仍發揮作用，當速度超過初始設定值時，單片機對稱重局部進行關中斷，這樣不僅可以防止運輸人員低速行駛時加裝貨物，而且可以防止行駛過程中因路面不平，顛簸而造成不必要的熄火。3硬件設計3.1單片機的選型〔1〕AVR系列AVR單片機是ATMEL公司推出的較為高檔的單片機，其顯著的特點為高速、高可靠性，低功耗。AVR單片機的推出徹底打破了舊的設計格局，它廢除了機器周期，采用精簡指令，以時鐘周期為指令周期，實行流水作業。AVR單片機采用片內FLASH存儲器給用戶的開發帶來了方便。FLASH程序存儲器可擦寫1000次以上，而采用新工藝的AVR器件，FLASH程序存儲器擦寫可達10000次以上。具有豐富的外部設備。I/O口功能強，驅動能力大，具備10-20mA灌電流的能力。具有節電功能及休眠功能的低功耗工作方式，一般耗電在1-2.5mA。AVR系列沒有類似累加器A的結構，它實現A的功能主要是通過R16～R31存放器來實現。在AVR中，沒有像51系列的數據指針DPTR，而是由三個16位的存放器來完成數據指針的功能(相當于有三組DPTR)，分別為X〔由R26、R27組成〕、Y〔由R28、R29組成〕、Z〔由R30、R31組成〕三種。還可以作增減量等的運行?！?〕51系列51系列單片機主要包括根本型產品和增強型產品。雖然他們是8位的單片機，但是具有品種全、兼容性強、性能價格比高等特點，且軟硬件應用設計資料豐富齊全。51系列內部結構從硬件到軟件有一套完整的按位操作系統，稱作位處理器〔或布爾處理器〕。它的處理對象是位而不是字或字節。具有位處理功能同時能夠進行位邏輯運算的單片機實屬少見。51系列在片內RAM區間還特別開辟了一個雙重功能的地址區間，共有十六個字節，單元地址為20H～2FH，它既可作字節處理，也可作位處理，使用極為靈活。AVR系列單片機不能直接對RAM單元中的位進行操作，假設想對RAM中的某位置位時，必須通過狀態存放器SREG的T位進行中轉。單片機主要用來實現對車載重量的分析與測量。在單片機的選擇中,考慮到系統中的程序量和數據量較少,需要的I/O口資源也相對較少,AT2MEL公司的AT89C51芯片的資源就能很好的滿足系統的需求,所以在系統設計中采用了MCS-51系列單片機89C51芯片的最小系統來實現。本設計選用的是標準型單片機AT89C51，AT89C51是一種高性能、低功耗的8位單片機，片內帶有一個4K字節的FLASH可編程只讀存儲器〔EPROM〕，并且具有可擦除功能。它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM)技術，而且其輸出引腳和指令系統都與MCS-51兼容。另外，AT89C51還具有MCS-51系列單片機的所有優點。128X8位內部RAM，32位雙向輸入輸出線，兩個十六位定時/計時器，5個中斷源，兩級中斷優先級，一個全雙工異步串行口及時鐘發生器等。片內的FLASH存儲器允許在系統內改編程序或用常規的非易失性存儲器來編程。因此AT89C51是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機，它可方便地應用在各種控制領域[3]。AT89C51的主要屬性有：

與MCS-51微控制器產品相互兼容；

4KB編程閃存〔每周期可進行1000次擦寫〕;

全部靜態工作:0Hz-24MHz；

具有3個內存平安特性；

128x8字節內部RAM；

共有32條可編程I/O線；

具有2個16位定時器/計數器；

具有6個中斷源；

可編程的串行通道；

芯片時鐘振蕩器；

空閑狀態下可維持低功耗功能和掉電狀態能夠保存片內RAM中的內容。管腳功能：AT89C51單片機為40引腳芯片如圖2所示圖2AT89C51引腳1)I/0口線：P0,P1,P2,P3共四個八位口P0口：三態雙向口，通稱為數據總線口.只能由該口對外部存儲器地讀/寫進行相關操作。P0口也可以用于外部存儲器地低8位地址的輸出功能。因為輸出是分時進行的，因此應該在外部加裝鎖存器用來將此地址的數據進行鎖存，該地址的鎖存信號用ALE。P1口：8位，準雙向口，是供使用者使用地專門的I/O口。P2口：準雙向I/O口，當從系統進行擴展時可以作為高8位地址線使用。當外部存儲器不進行擴展時，P2口也可以作為用戶I/O口線使用。P3口：雙功能口，可以作為通用的I/O使用，還可以提供第二I/O功能。當作為第一功能I/O口使用時操作同P1口。P3口的第二功能如表1。表1P3口的第二功能引腳第二功能說明P3.0RXD串行數據輸入口P3.1TXD串行數據輸出口P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時/計數器0外部計數輸入P3.5T1定時/計數器1外部計數輸入P3.6WR外部數據存儲器寫選通輸出P3.7RD外部數據存儲器寫選通輸出2)控制口線：PSFN(片外取控制)、ALE(地址鎖存控制)、EA(片外儲器選擇)、RF-SFT(復位控制)；3)電源及時鐘：Vcc、Vss；XTAL1，XTAL2本文選用如此高性能的單片機方便了以后的功能擴展，根本電路如圖3所示[4]。圖3單片機根本電路3.2看門狗電路的設計隨著科學技術的開展，以智能芯片為核心的單片機小型化程度和系統集成化程度的日益提高，從而使系統具備了更加完備的性能。目前，在某些測控系統中，存在一些如瞬時電壓不穩定、電源突然開斷等不平安因素，通常會造成系統信息喪失、系統運行不穩定、死機等故障。為解決這些問題，可利用MAX813L芯片，實現看門狗電路、電源故障監視電路和手動、自動復位電路，可有效地解決程序運行中出現的“死機〞現象和電源故障帶來的不利影響。(1)根本工作原理工業生產環境中的干擾大多是以窄脈沖形式出現的，而“死機〞現象是微機系統最為常見的故障。究其原因是CPU在執行某條指令時，受到干擾信號的沖擊，導致它其操作碼或地址碼發生了改變，從而使該條指令出現錯誤。這種情況下，CPU執行隨機拼寫的指令，有時會將操作數當作操作碼執行，導致程序“跑飛〞或進入“死循環〞。為使這種出錯的程序自動恢復，重新正常工作，其中有一種有效的方法就是采用硬件“看門狗〞技術。用看門狗監測程序的運行，如果程序發生“死機〞，那么看門狗會及時有效產生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行狀態。另外，由于種種原因會導致系統的電源電壓不穩定，當電源電壓降低或發生掉電時，就會造成重要數據的喪失，此時系統便不能正常運行。為了最大限度地減少損失，當單片機在電源電壓出現突然降，在低降至一定限值之前，能夠將重要數據快速有效地保存，那么“看門狗〞技術便是一種很好的選擇。圖4單片機的掉電保護工作方式電路原理圖單片機掉電保護工作方式的電路原理圖如圖4所示：當PD設置為1時，掉電方式被激活，與非門輸出低電平，此時時鐘發生器停止一切工作，單片機內全部運行工作狀態均被停止，只有片內數據存儲器RAM和特殊功能存放器SFR中的數據被保存起來。為盡可能地減少損失，可以在單片機系統中設置一定的外部附加電路監測電源電壓，并且在電源發生故障時能夠及時通知單片機〔如通過引發中斷來實現〕快速將重要數據保存起來，同時斷開外圍設備所用電源，使整個應用系統的功耗降到最低。當電源恢復正常工作時，取消掉電保護工作方式，此時單片機復位使系統重新正常工作。(2)硬件實現電路圖圖5為MAX813L的應用連接電路圖。此電路可以實現程序運行時突然出現“死機〞的自動復位功能，也可以實現實時的手動復位功能，還可以實現上電、瞬時掉電的復位等；并可實現實時地監測電源故障，保存數據更及時可靠。圖5MAX813L在單片機系統中的應用連接電路圖本電路有效地利用了MAX813L的手動復位輸入功能。一旦程序跑飛引起“死機〞，WDO*端電平便由高變低，當WDO*變為低電平超過140ms時，MAX813L將會產生一個200ms的復位脈沖。同時還可以使看門狗定時器清0，緊接著WDO*變為高電平。還可以使用手動復位按鈕隨時實現復位功能，為使MAX813L產生復位脈沖，要求MR端至少保持140ms低電平狀態，這樣可以有效地消除因為開關抖動帶來的錯誤信息。該電路還可以實現實時地監測電源故障的功能〔掉電、電壓降低等〕。圖中R1的一端接直流電源〔未經穩壓〕；當電源正常時，確保R2上的電壓高于1.26V，即確保MAX813L的PFI輸入端電平高于1.26V。當電源發生故障，PFI輸入端的電平低于1.25V時，輸出端電平由高變低，單片機發生中斷，CPU響應中斷，并執行相應的中斷效勞程序，及時保護數據，以及斷開外部用電電路等。串行E2PROM是基于C-BUS的存儲器件，遵循二線制協議，由于其具有接口方便，體積小，數據掉電不喪失等特點，在儀器儀表及工業自動化控制中得到大量的應用。3.3傳感器的選擇傳感器的根本概念傳感器是指那些能夠感受規定地被測量量，并按照某種規律轉換成可用于輸出的信號地元器件或裝置。通常，傳感器是由轉換元件與敏感元件組成的。其中敏感兀件是指傳感器中能夠直接感受到被測量量的局部；轉換元件指的是傳感器中能將敏感兀件輸出量轉換為適合傳輸和測量地電信號的局部。傳感器位于自動檢測與控制系統的開始處，是感知以及獲取和檢測信息的窗口;很多信息的獲取都要通過傳感器轉換為電信號才能獲取。因此，傳感器位于重要地位，作用特別重要。傳感器的作用是滿足人們從外界獲取信息，必須借助感覺器官，而僅僅靠感覺器官往往還不夠，尤其是在各種生產活動中，以及在研究自然現象和規律時，感官器官的功能就受到了局限。為適應此種情況，傳感器就應運而生。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，因此又稱之為電五官。傳感器的應用范圍極其廣泛；從茫茫太空，到浩瀚海洋，以及各種復雜的控制系統，可以毫不夸張地說：幾乎每一個現代化工程，都離不開各種各樣的傳感器。由于傳感器是位于減振鋼板處的鋼片，將超載引起的鋼板變形信號轉換成電壓信號，是整個硬件系統的起始局部，是構成系統信息輸入的主要來源，是系統功能實現的必要根底，因此所選傳感器性能的好壞直接影響整個預警系統的實現。測力傳感器的選擇測量壓力的傳感器有很多種，如壓電式，壓感式，應變片式，電容式等，本文在論述時，選擇傳感器主要考慮以下幾點:(1)量程的選擇被測壓力的大小通常是傳感器量程的主要決定因素。經考證，在傳感器50%左右的量程內工作比擬理想，這樣就防止了如果遇到有較大沖擊力不至于傳感器因為超出其測量的范圍而被損壞，所以遇到有較大沖擊力的稱重系統，一般要擴大傳感器量程進行選擇，一般都會擴大傳感器量程來選擇適宜的設計所需的傳感器，根據經驗，一般使得傳感器在20%到30%的量程的之內工作，這樣就使得傳感器儲存量得到了很好的保證，最后的結果是不僅延長了傳感器的使用時間，還能在使用的過程中保證其平安性和可靠性。(2)準確度的選擇傳感器準確度等級的選擇，主要依據系統的準確度要求而確定，而不能片而追求過高的準確度等級。(3)使用環境和介質性能傳感器使用環境和介質性能主要取決于被測介質的性能和傳感器安裝環境。(4)傳感器型號汽車超載報警系統傳感器型號的選擇，要考慮不同類別傳感器的適用范圍。主要考慮傳感器稱量的可靠性，安裝的適宜、穩定性?？傊?，既要滿足各方面檢測的要求，又要考慮經濟可行性。基于上述考慮，本設計選用電阻應變式傳感器，該傳感器不僅結構簡單、使用壽命長、性能穩定可靠，而且精度高、本錢低，測量范圍廣；同時可在低溫、高壓，強烈振動，惡劣環境中正常工作，所以應用非常普遍。當然電阻應變式傳感器也存在一些缺點，如大應變狀態下具有較大的非線性誤差，輸出信號較薄弱，故其抗干擾能力較差等。電阻應變片式傳感器包括兩個主要局部:一局部是將被測的力轉換為彈性體的應變值的敏感彈性沅件。另一局部是電阻應變計，它可以同步地將傳感器彈性體的應變值轉換為變化的電阻值。其結構如圖6所示:圖6電阻應變式傳感器結構電阻應變片式傳感器的工作原理為:在橫向和縱向共貼上四個應變片與一個彈性體，當彈性體受力F作用時，應變片電阻值發生相應變化，而應變計是連結成平衡電橋式的，所以電橋平衡會因電阻值的變化而被破壞，進而輸出信號。在彈性范圍內，彈性體的變形的與受到的力F成正比，即式中:ε為彈性體的相對變形;L,△L為彈性體的長度及其變化量;F為受到的力，E為彈性體的彈性模量S為彈性體的橫截而積。而電阻應變片地工作原理是：基于電阻應變效應原理的，即產生機械變形的導體，它地電阻阻值相應地發生變化。應變片是由金屬半導體或者導體制成地電阻體，其阻值將隨著壓力的變化而變化；而對于金屬導體，電阻的變化率地表達式為:式中:μ-材料地泊松系數;橋路局部原理:電阻應變計把機械應變轉換成ΔR/R后，必須采用轉換電路通常采用惠斯登電橋電路實現這種轉換。對于單臂電橋，如下圖:圖7直流電橋選用傳感器的型號本論文選擇的是GYJ型鋼筋應變計，如圖9所示圖8GYJ型鋼筋應變計該型號傳感器的參數如表2所示:表2GYJ型鋼筋應變計參數輪速傳感器的選擇在本論文中，除需要一種測量壓力的傳感器，來檢測出車體所受到的載荷。同時根據設計方案，還需要在汽車啟動時使報警系統不能工作，以防止在行駛中出現錯誤報警，因此可安放汽車輪速傳感器以檢測車輪的轉速。車速通常檢測汽車傳動系統的轉動，換算為汽車驅動輪的轉速間接獲得的。輪速傳感器一般是直接檢測車輪的轉速且所有車輪的轉速均檢測，并把檢測結果輸入ABS/ASR等用于制動或驅動控制的系統的ECU。常用的輪速傳感器有：電磁感應式、霍爾式兩類?！?〕輪速傳感器的選擇電磁感應式輪式傳感器結構簡單、本錢低，所以應用范圍廣泛。但由于其輸出信號的頻率和幅值受轉速影響較大，抗電磁波干擾能力差，且易產生誤差信號，故只適用于15-60kmlh的速度，當速度擴大到更大范圍時，電磁感應式輪式傳感器很難適應。而霍爾效應式輪速傳感器能克服電磁式輪速傳感器的缺乏，具有輸出信號不受轉速影響，頻率響應高，抗電磁干擾能力強等優點?；魻柶骷薪Y構牢固，體積小、重量輕、壽命長，安裝方便，功耗小、耐震動，耐污染、抗腐蝕等優點。霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、回跳、位置重復精度高(可達μm級)，霍爾線性器件的精度高、線性度好。因此霍爾效應式輪速傳感器被廣泛應用于輪速檢測，及其他控制系統的轉速檢測中。按照霍爾器件的功能可分為兩種:霍爾開關器件和霍爾線性器件。前者輸出模擬量，后者輸出數宇量。由上述可知，根據設計要求，本論文選那么的是霍爾效應式輪速傳感器(開關型)?！?〕霍爾效應式輪速傳感器的工作原理及測量電路霍爾效應式輪速傳感器屬于霍爾式傳感器，是利用霍爾效應的原理制成的，利用霍爾效應使位移帶動霍爾元件在磁場中運動產生霍爾電熱，即把位移信號轉換成電熱變化信號的傳感器。(Ⅰ)霍爾效應：如果對位于磁場〔B〕中的半一份體薄片(d)施加一個電壓(V)，該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向，那么那么在既與磁場垂直又與所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓〔UH〕，人們將這個電壓叫做霍爾電壓，產生的這種現象被稱作是霍爾效應，該半導體薄片被稱作為霍爾元件，如圖9所示:圖9霍爾效應原理圖在N型的半導體薄片中通一電流I，隨著載流電子沿著半導體中和電流流動方向相反的方向運動〔速度為V)，因為在垂直的方向上施加得磁感應強度為B的磁場，電子會受到一定洛侖茲力FL的作用，向一邊偏轉，并形成邊緣電子積累，進而形成電場。該電場組織運動電子繼續發生偏轉，當作用在運動電子上的力FE與受到的洛侖茲力FL相等時，電子積累到達動態的平衡狀態。在兩橫截面之間建立了電場，相應的電勢稱為崔爾電勢UH，其大小可用下式表示:UH=RHIB/d(V)式中：RH霍爾系數,m3/cI控制電流，A;B磁感應強度，T;d霍爾元件的厚度，m;霍爾系數為RH=ρμ式中：ρ—載流體地電阻率μ—載流體地遷移率令KH=。稱KH稱作霍爾元件地靈敏度。那么，U=KHIB如果磁感應強度和元件平面法線成一定角度θ，那么作用在元件上的有效磁場是其法線方向的分量，即Bcosθ，這時UH=KHIBcosθ。當控制電流的方向或磁場的方向改變時，輸出電勢的方向也將改變。但當磁場與電流同時改變時，霍爾電勢極性不變。綜上所述，霍爾電勢的大小正比于控制電流I和磁感應強度B。(Ⅱ)霍爾效應式輪速傳感器的工作原理霍爾效應式輪速傳感器：由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永久磁體，霍爾元器件和電子電路等局部組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如圖10所示:1.磁體2.霍爾元件3.齒圈圖10為輪速傳感器示意圖當輪齒位于圖中(a)的位置時，磁力線比擬分散，磁場也相對較弱；而當輪齒位于圖中(b}的位置時，磁力線比擬集中，磁場也相對較強。當齒輪旋轉時，磁力線穿過霍爾元件的密度發生了大的變化，霍爾電壓也發生相應的變化，霍爾沅件將會輸出一個準正弦波電壓〔mV級〕。此信號還需轉換成標準的脈沖電壓。此電壓輸出給電子控制裝置，電子控制裝置以此作為計算輪速，以及跟汽車的參考速度作比擬?；魻栞喫賯鞲衅鞯臏y量電路霍爾傳感器(開關型)的霍爾元件靠近齒圈，當汽車車輪轉動時，齒圈上的齒會在一定的周期內靠近霍爾元件一次，這樣霍爾傳感器將輸出一個高電平，當齒遠離霍爾兀件時，傳感器輸出一個低電平;利用單片機內部定時器，計算出脈沖一個周期的時間，就可以算出車輪的轉速，見圖11所示:圖11霍爾效應式輪速傳感器的測量電路霍爾效應式輪速傳感器的安裝部位霍爾效應式輪速傳感器的齒圈一般安裝在隨車輪一起轉動的部件上，如半軸、輪轂,制動盤等，而感應觸頭那么安裝在車輪附近不隨車輪轉動的部件上，如半軸套管、轉向節、制動底板等。汽車前輪和后輪均可安裝，安裝部位如圖12、13所示:圖12前輪安裝示意圖圖13后輪安裝示意圖3.4放大電路設計在許多需要用A/D轉換和數字采集的單片機系統中，多數情況下傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。為了實現信號的放大，其設計電路如圖14所示:圖14利用高粘度低漂移運放設計的差動放大器(1)前級采用的是運算放大器A1和A2組成地并聯型的差動放大器。在理論上也不難證明并聯型得差動放大器地共模抑制比和電路地外圍電阻阻值和其精度無關。運放在理想的工作情況下，并聯型的差放輸入阻抗是無窮大的，其共模抑制比也是無窮大的。(2)阻容藕合電路放置在后級與前級運算放大器之間，這樣后級的放大器的增益得到提高，進而對電路共模抑制比的提高提供了有利條件。與此同時，電路采用了共模驅動的技術，使得位于前置端的放大器地輸出阻抗非常低，因而也防止了其中的阻容藕合電路中，阻容元器件參數不對稱(匹配)而導致地共模干擾及其轉換成的差模干擾情況的發生。(3)后級電路采用的是較為廉價地儀器放大器，將會把雙端信號轉換為單端信號進行輸出。因為阻容藕合電路地隔直流作用，后級地儀器放大器可以得到很高地增益，進而得到很高地共模抑制比。圖15電阻應變式傳感器測量電路與放大電路3.5A/D轉換采樣電路A/D轉換原理(1)逐次逼近法逐次逼近式〔也稱逐次比擬型〕A/D是一種比擬常見的轉換電路，轉換的時間非常短，可到達微秒級。逐次比擬型的A/D轉換器是由一個比擬器、D/A轉換器、緩沖存放器和控制邏輯電路組成。根本原理是從高位到低位逐位試探比擬，在精度、速度和價格上都適中。逐次逼近法的轉換過程是這樣的:進行初始化時先將存放器各位清零;轉換一開始時，先將逐次比擬存放器的最高位置l，送入D/A轉換器，進而將經過D/A轉換生成地模擬量送到比擬器，記為v0，并且與送到比擬器中地待轉換地模擬量vi進行比擬，假設v0<vi，該位1被保存，否那么該位1被去除。然后再置比擬存放器的次高位為1,并將存放器中地新地數字量送入到D/A轉換器中，輸出的v。再與vi比擬，假設v。<vi，該位1被保存，否那么將被去除。此過程將重復進行，直至逐次比擬型存放器的最低位。等轉換結束以后，將存放器中地數字量送到緩沖存放器中，得到數宇量的輸出。經控制電路執行。(2)雙積分法雙積分型A/D轉換器是由比擬器、積分器、電子開關和控制邏輯等部件織成。根本原理是：將輸入電壓轉換成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉換成數字量，屬于間接轉換。雙積分型A/D轉換地過程是:先接通開關將待轉換地模擬量Vi接通，進行Vi采樣并輸入到積分器，積分器開始從零進行正向積分，時間T到后〔此時間為固定的〕，繼而開關再接通與Vi極性相反地基準電壓Vf。將Vf采樣傳輸到積分器，接著進行反向積分，直到輸出0V為止停止積分。Vf越大，積分器輸出的電壓越大，反向積分的時間相應地也就越長。計數器在反向積分的時間段內所記的數值，就是輸入的模擬電壓v所對應地數字量，實現了A/D轉換。c)A/D轉換器選用的原那么:(1)A/D轉換器的位數。AID轉換器決定分辨率的上下。在系統中A/D轉換器地分辨率,應比系統所允許引用的誤差高一倍以上。(2)A/D轉換器地轉換速率。不同類型的A/D轉換器地轉換速率不同。積分型地轉換速率較低，轉換的時間從幾豪秒到幾十毫秒不等，只能夠構成低速A/D轉換器，一般用于壓力、深度及流量等緩慢變化的參數測試。逐次逼近型A/D屬于中速轉換器，轉換的時間為納秒級，用于通道的過程控制與聲頻數字的轉換系統。(3)是否加采樣/保持器。(4)A/D轉換器的有關量程引腳。有的A/D轉換器提供兩個輸入引腳，不同量程范圍內的模擬量可從不同引腳輸入。(5)A/D轉換器的啟動轉換和轉換結束。一般A/D轉換器可由外部控制信號啟動轉換，這一啟動信號可由CPU提供。轉換結束后A/D轉換器內部轉換結束信號觸發器置位，并輸出轉換結束標志電平，通知微處理器讀取轉換結果。(6)A/D轉換器的晶閘管現象。其現象是在正常使用時，A/D轉換器芯片電流驟增，時間一長就會燒壞芯片。綜上所述，本文基于計算機接口特征、前向通道的總誤差、信號對象的變化率及轉換精度要求，以及環境條件選擇A/D轉換芯片的一些環境參數要求：(工作溫度、功耗、可靠性等性能〕，以及本錢等方面的綜合考慮，最后結合本設計要求選擇A/D轉化芯片為ADC0809。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，可處理8路模擬量輸入，且有三態輸出功能，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作，輸入輸出兼容TTL。其主要特性如下:1)8路8位A/D轉換器;2)單個+5V電源供電;3)模擬輸入電壓范圍:0V―+5V，不需零點和滿刻度校準。如圖16所示，ADC0809的引腳功能:1)RNT0一RNT7:八路模擬輸入通進.2)D7-D0:8位三態數據輸出線.3)A/B/C:通道選擇輸入線，其中C為高位，A為低位.4)ALE:通道鎖存控制信號輸入線.5)START:啟動轉換控制信號輸入線.6)CLK:轉換脈沖輸入線.7)VCC:主電源+5V.8)GND:數字地圖16ADC0809引腳圖17AA/D轉換電路以ADC0809為核心，將采集的壓力傳感器的信號〔4~20mA信號〕，加以電阻網絡轉換成0~5V的電壓信號。通過ADC0809的模擬量輸入口〔IN-0~IN-7〕進行AD采樣。模擬信號通道地址A、B、C由74LS373〔三態輸出鎖存器〕的Q0、Q1、Q2提供。時鐘通過單片機ALE用74LS74〔D觸發器〕進行二分頻得到。當轉換結束后EOC為高電頻，作為中斷，單片機調用中斷程序，讀采樣數據。3．6點火控制電路的設計(1)點火系統的功用點火系統的功用是在發動機各種情況和使用條件下，按照氣缸工作順序定時地在火花塞兩電極間產生足夠能量的電火花，以點燃可燃混合氣體，使發動機實現做功。(2)控制過程的實現在點火接通電火開關線路處接一可控電流開關，與報警電路端相連接，當電流信號到達一定值時，揚聲器報警。同時經放大電路將電路電流放大，放大電流在蓄電池控制回路的電磁閥處，由于電流大產生電磁力使控制蓄電池點火系統電路電流開關翻開，蓄電池點火系統處于無工作電流通過，而處于開路狀態，使載重汽車點火系統不能正常點火，從而抑制發功機工作，到達了控制汽車啟動的目的。當汽車卸載到額定載荷以內時，可控電電流開關活動觸點，由于電流小而產生的電磁力小，使得電子閥開關回到初始狀態而處于閉合，使點火系統形成無控制狀態的點火回路，初級繞組中有電流通過，汽車能正常啟動。如圖18所示:圖18汽車點火系統控制電路圖1-點火開關；2-點火線圈；3-電容器；4-斷電器；5-配電器；6-火花塞;7-阻尼電阻；8-高壓導線；9-起動機；10-電流表；11-蓄電池；12-附加電阻；13-可控電流開關3.7報警電路的設計本設計采用蜂鳴音報警，蜂鳴音報警接口電路的設計只需購置市售的壓電式蜂鳴器，然后通過AT89C51的一根I/O口線通過驅動器驅動壓電式蜂鳴器發聲。壓電式蜂鳴器約需10A的驅動電流，可以使用TTL系列集成電路74LS06的低電平驅動，如圖19所示：74LS06AT89C5174LS06AT89C51P1.71○O++++5V壓電式蜂鳴器圖19通過74LS06來驅動蜂鳴器的報警電路在上圖中，AT89C51的口線P1.7接驅動器的輸入端。當P1.7輸出高電平時，74LS06的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器兩條引線加上近5V的直流電壓，由壓電效應而發出蜂鳴音；當P1.7輸出低電平時，74LS06的輸出端高約+5V電壓，壓電蜂鳴器的兩引線間的直流電壓降至接近于0V，發音停止。3.8顯示電路的設計發光二極管(LED)顯示器是由假設甘個發光二極管組成的，當發光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發光，控制不同組合的二極管導通，就能顯示各種字符。數碼管由7個發光二極管組成，行成一“日〞字形，他們可以共陰極，也可共陽極?！巴ㄟ^解碼電路得到的數碼接通相應的發光二極而形成相應的字，這便是它的工作原理。根本的半導體數碼管由7個條狀的發光二極管〔LED〕按圖1所示排列而成的，可實現數字"0～9"及少量字符的顯示。〞[9]另外為了顯示小數點，增加了1個點狀的發光二極管，因此數碼管就由8個LED組成，我們分別把這些發光二極管命名為“a,b,c,d,e,f,g,dp〞，排列順序如下圖：圖20七段數碼管引腳圖這類數碼管可以分為共陽極，共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點com。而每個LED的陰極分別為a,b,c,d,e,f,g及dp(小數點);共陰極那么是把所有LED的陰極連接到共同接點com。而每個LED的陽極分別為a,b,c,d,e,f,g,dp(小數點),如下圖。圖中的8個LED分別與上面那個圖中A-DP相對應。通過控制各個LED的亮滅來顯示數字。圖21共陰數碼管引腳圖顯示電路如下圖：圖22顯示電路顯示局部采用循環掃描的方式，P0口傳輸顯示的內容，P2.0至P2.3的作用是選擇對應的LED工作。3.9電源電路的設計一般情況下，貨車車載電瓶為24V，個別小型貨車為12V。而單片機工作電壓通常為5V，因此，需要通過電壓轉化器來實現。本設計選用LM2576系列開關穩壓集成電路提供單片機運行電壓。LM2576系列開關穩壓集成電路是線性三端穩壓器件的替代品，工作性能可靠、工作效率較高、輸出電流驅動能力較強，為MCU的可靠工作及穩定性提供了強有力的保證。LM2576系列內含固定頻率振蕩器(52kHz)和基準穩壓器(1.23V)，并且它的保護電路比擬完善，包括電流限制電路以及熱關斷電路等，利用該器件只需要很少的外圍器件就可以構成高效穩壓電路。電源電路如下列圖所示：圖23電源電路圖24LM2576的內部框圖LM2576內部包含振蕩器〔52kHz〕、，基準穩壓電路〔1.23V〕、內部穩壓電路、放大器、熱關斷電路、比擬器和電流限制電路等組成。為產生不同地輸出電壓，通常要將比擬器地負端接基準穩壓電壓(1.23V)，正端一般接分壓電阻的網絡局部，這樣可以根據不同輸出的電壓地值進而選定不同地阻值，其中R1=1kΩ(可調-ADJ時開路)，R2據不同情況分別為1.7KΩ(3.3v),3.1KΩ(5v),8.84KΩ(12v),11.3KΩ(15v)和0(-ADJ)，上邊的電阻依據不同的型號已經做了調整，用戶可方便使用。將分壓的電阻網絡地輸出值同內部基準穩壓電壓值1.23V進行比擬，假設電壓存在偏差，那么可以使用放大器進行控制內部振蕩器地輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩定。綜上可以看出，以LM2576為核心的開關穩壓電源可以取代由三端穩壓器件構成的MCU穩壓電源。4軟件設計4.1主程序設計設計思路主程序主要包括以下幾個局部：看門狗局部，信號采集局部，報警控制電路，顯示電路，電源電路；用外部中斷0實現斷電保護功能；首先檢查是否有掉電標志，假設有那么調用參數恢復子程序；再對系統進行初始化，測力傳感器通過A/D轉換成數字信號，當檢測到超載時，報警并顯示超載量，并且控制發動機打火系統，實現控制功能。主程序流程圖有掉有掉電標志系統初始化調用采集程序調用顯示程序調用報警控制子程序參數恢復子程序YNN超載YY完成返回開始圖25主程序流程圖4.2參數恢復子程序設計設計思路24C02是基于C-BUS的存儲器件，A0，A1，A2為器件地址線，WP為寫保護引腳，SCL，SDA為二線串行接口。對參數進行恢復，就是把保存在24C02中的數據取出來存到單片機中。讀假設干個連續單元數據可從當前地址開始，還可以從制定地址開始。單片機收到8位數據后作出相應應答。只要24C02確認到應答的信號，其內部地地址存放器就會自動增加1指到下一單元，并且按順序地將指向單元地數據送到串行數據線SDA上。當結束了讀操作后，單片機在接收響應時刻發送一個不應答的信號，接著再根據情況發送一個停止信號即可。4.2．2程序流程圖系統上電后檢測到掉電標志位為1，就會通知單片機對參數進行恢復，被恢復地參數存在24C02中，也就是對24C02進行讀操作。先關中斷，發送標志碼，測試響應信號，響應完成后發送24C02單元首地址代碼，然后發送讀控制字，并開始讀數據，讀完后將所讀數據存到緩沖區，發送結束信號，開中斷，通知單片機去除掉電標志。YNYN開始開始取24C02單元首地址關中斷發送標志碼測試響應信號響應標志為1發送24C02單元首地址代碼發送讀控制字測試響應信號響應標志為1設置位傳送計數器發送讀脈沖讀數據8位讀完發送應答信號YNNNYY通知單片機清掉電標志將所讀數據發送到緩沖區通知單片機清掉電標志將所讀數據發送到緩沖區17字節讀完發送結束信號開中斷返回NY圖26參數恢復子程序流程圖4.3看門狗子程序設計設計思路程序正常運行時，由主程序在小于1.6s的時間間隔內周期性地從P1.7端向MAX813L的WDI端發送一脈沖信號，用以去除芯片內部地看門狗定時器。假設超過1.6s該輸入端接收不到相應的脈沖信號，那么這時內部定時器發生溢出，8號引腳由高電平轉變為低電平。引起MAX813L產生一個200ms地復位脈沖。同時使定時器清0，WDO*引腳變成高電平。假設電源發生故障，那么會引起單片機發生中斷，CPU響應中斷，執行相應地中斷效勞程序，保護數據，同時將外部用電的電路斷開等。為了答到這一目的，需要把中斷的優先級〔PX0〕設為最高。對于優先級地設置可以通過中斷優先存放器的IP實現，令外還要設置中斷允許存放器IE的總允許位〔EA〕進行設置，同時還要對外部中斷0允許位〔EX0〕進行相應的設置。中斷源一般有兩種觸發的方式。假設選擇的是電平觸發，擦除中斷時必須在外部加上輔助電路，假設不加上輔助電路那么中斷就不能正常響應；假設選擇跳沿觸發，當INT0端出現的是負跳變，CPU內部硬件將會對中斷的標志IE0自動置位，CPU響應中斷標志IE0被硬件清0。通過上綜合分析，選用的跳變觸發方式是最為適宜的。觸發的方式是由定時器控制存放器TCON中的IT0位決定的。在中斷效勞程序中，首先保存重要數據到24C02中,保存完畢后把電源控制存放器PCON的PD位置1，激活掉電工作方式，中斷返回。向24C02中保存數據時，采用頁寫入方式，單片機先發送啟動信號，接著發送1個字節的控制字，再發送1個字節的起始地址，上述各字節均得到應答后就可以發送數據，并順序存放在以指定起始地址開始的相繼單元中。每送一個字節數據都要求24C02應答，最后以停止信號結束?？撮T狗程序流程圖當MAX813L檢測到故障時，會通知單片機保存相應數據，數據保存在24C02中。保存時，先關中斷，發送標志碼，測試響應信號，響應后發送24C02單元首地址代碼，開始發送數據，發送完畢后開中斷，通知單片機激活掉電方式。開始開始取24C02單元首地址開中斷發送標志碼測試響應信號響應標志為1發送24C02單元首地址發送數據發送完？發送結束信號關中斷通知單片機激活掉電標志YNNY返回圖27看門狗子程序流程圖4.4采集報警控制子程序的設計設計思路本模塊實現功能：〔1〕載重信號的采集處理；利用電阻應變式傳感器將汽車承受的壓力信號轉換為電壓信號，然后通過放大電路將電壓信號放大后送到A/D轉換芯片ADC0809轉換成數字信號。當超重時，該信號通過80C51單片機使報警系統啟動，產生報警，并切斷點火系統，使汽車無法啟動。〔2〕輪速信號的采集處理；當汽車啟動車輪轉動時，霍爾效應式輪速傳感器(開關型)，將輪速轉換為數字電壓信號，通過89C51單片機控制報警系統，使得汽車開動后報警系統不能工作，從而防止了當不超載的汽車在行駛時，由于路面的顛簸而產生錯誤報警和熄火。采集報警控制子程序流程圖N開始N開始關中斷采集傳感器信號開中斷接收設置載重信號M0接收設置VM信號計算當前載重量M1M1>M0蜂鳴報警計算當前車速VXVX>VM啟動打火控制系統M1>M0延時200msY關中斷結束返回NNYY圖28采集報警控制子程序流程圖4.5顯示子程序設計設計思路LED數碼管顯示原理：單片機接收通過傳感器產生的壓力信號，經過放大電路，A/D轉換成的數字信號，經過處理，控制LED不同管腳發光，因而顯示不同數字，并根據壓力信號的不斷變化依次點亮各個LED。動態顯示是一位一位輪流的點亮各位數碼管，在某一時刻只選通一位數碼管，并選出相應的字形代碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的字形代碼。依此規律循環，逐個點亮每位數碼管，每次顯示1ms雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，可以給人以同時顯示的感覺。顯示子程序流程圖當系統檢測到車輛超載時，會發出蜂鳴報警，并且顯示超載的重量。由于存儲在存儲單元的中的數據不能一次性在LED上顯示出來，因此在開始時要將超載量的千位、百位、十位、個位別離出來。顯示時，先顯示個位，即數碼管最后一位，然后是十位、百位、千位，數碼管的位選通過從PB口向LED送位選碼實現。4位數顯示完畢后返回。開始開始取顯示緩沖區首地址別離出千，百，十，個位取掃描位碼初值熄滅各顯示器送位選碼取顯示數據查表轉換成字形碼送段選碼延時1ms修改顯示緩沖區指針修改位碼4位顯示完？返回NY圖29顯示子程序流程圖5總結5.1系統先進性主要包含以下幾點：1.本設計考慮到汽車在行駛過程中，可能會因為路而狀況不佳或特殊情況，而導致車廂上下顛簸而造成減震鋼板承受壓力突然增大，超過其額定載荷，從而產生錯誤報警，因此本設計采用了霍爾效應式輪速傳感器,通過89C51單片機對報警系統進行控制，使得當汽車車輪轉動后報警系統關閉。2.采用串行ADC0809。串行方式所用芯片引腳少、封裝小，并且在PCB板上占用的空間也小。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，可處理8路模擬量輸入，且有三態輸出功能，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作，輸入輸出兼容TTL。其主要特性有:8路8位A/D轉換器;單5V電源供電;模擬輸入電壓范圍:0V―+5V，不需零點和滿刻度校準。3.看門狗電路采用MAX813L。MAX813L在供電電壓下降以及掉電、加電情況下有復位輸出；有獨立地輸出，假設看門狗的輸入在1.6s內還未被觸發，其輸出將會變成高電平；具有1.25V門限值檢測器，用于電池低電壓檢測、＋5V以外的電源監控、或電源出現故障時的報警。5.2系統局限性本論文也存在缺乏之處，所設計的控制裝置未進行仿真，理論上的成功不代表實踐上可行，還需要進一步進行檢驗測試。參考文獻[1]沙占友.集成化智能傳感器原理與應用[M].北京:電子工業出版社，2004[2]沙占友.智能傳感器系統設計與應用[M].北京:電子工業出版社，2005[3]劉迎春.現代新型傳感器原理與應用[M].北京:國防工業出版社，1998[4]單成祥.傳感器的理論與設計根底及其應用[M].北京:國防工業出版社，1999[5]馮英.傳感器電路原理與應用[M].成都:電子科技大學出版社，第一版，1997[6]黃繼昌.傳感器工作原理及應用實例[M].北京:人民郵電出版社，第一版，1998[7]曲波，肖圣兵.工業常用傳感器選型指南[M].北京:清華大學出版社，2002[8]白英彩.微型計算機常用芯片手冊[M].上海:上?？萍汲霭嫔纾?000[9]謝宜仁.單片機實用技術問答[M].北京:人民郵電出版社，2005[10]劉必虎.中小規模集成電路的原理與應用[M].上海:上?？萍汲霭嫔?，2000[11]李勛．單片機微型計算機大學讀本.北京：北京航空航天大學出版社，2002

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[14]張積東等.單片機51/98開發與應用.北京：電子工業出版社，1994[15]周航慈等.單片機程序設計根底.北京：北京航空航天大學出版社，1997[16]彭為.單片機典型系統設計實例精講.北京：電子工業出版社，2006[17]何立民等.單片機高級教程.北京：北京航空航天大學出版社，2000[18]盧艷軍.單片機根本原理及應用系統.北京：機械工業出版社，2005[19]周美娟等.單片機技術及系統設計.北京：清華大學出版社，2007[20]李學海.PIC單片機原理「M].北京航空航天大學出版社，1993.[21]戢衛平，胡耀輝，朱朝華，葉祥等.單片機系統開發實例經典[J].北京:冶金工業出版社，2006.[22]李東生，張勇.PROTEL99SE電路設計技術入門與應用[M].北京:電子工業出版社，2001.[23]余成波,胡新宇,趙勇主編.傳感器與自動檢測技術[M].北京：高等教育出版社，2004.2[24]胡偉，季曉衡.單片機C程序設計及應用實例[M].人民郵電出版社，2003.[25]雷思孝,馮育長編著.單片機系統設計及工程應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2005.5[26]曲波,肖圣兵.工業常用傳感器選型指南[M].北京：清華大學出版社，2002[27]劉暢生,鐘龍,劉煦,賈靜.傳感器簡明手冊及應用電路[M].西安電子科技大學出版社,2007致謝經過接近半年的忙碌和工作，本次畢業設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業論文，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的催促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。在我做設計的過程中遇到了很多問題，都是張秀紅老師耐心的指導和講解，讓我的問題迎刃而解。本課題在選題及研究過程中得到了張老師的精心指導，指導我畢業設計的每個階段，傾注了張老師大量的精力。張老師指引我論文的寫作方向，他工作的認真以及嚴謹的治學精神讓我從中學習到很多。在此，謹向張老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝張老師在我撰寫論文的過程中給予我極大地幫助。同時，最后，謹向百忙中抽出時間來參加我的論文辯論的各位老師表示衷心的感謝！附錄程序清單:(1)主程序：LIMITEQU0030HOVEREQU0031HWEIGHEQU0039HQIANEQU004AHSAVEEQU0050HORG0000HLJMPMAINORG0003H；外部中斷0入口LJMPDOG；看門狗子程序ORG0023H；串行中斷入口LJMPINOUT；通訊子程序ORG0100H串行口通訊初始化：MOVTMOD,#20H；定時器T1設為方式2MOVTL1,#0F3H；裝入定時器初值MOVTH1,#0F3H；8位重裝值SETBTR1；啟動定時器T1MOVSCON,#50H；串行口設為方式1看門狗初始化：SETBIP.0；PX0=1,將中斷優先級PX0設為最高SETBIE.7；EA=1，開總中斷SETBIE.0；EX0=1,允許外部中斷0中斷SETBTCON.0；選用跳變觸發方式。SETBP1.7NOPCLRP1.7；周期性的從P1.6端向WDI輸入端發送脈沖信號MAIN:JBCPCON.1,GONESJMPLOOPGONE:LCALLSJMPLOOPLOOP:MOVR0,#08HMOVR1,#OVER；超載量地址MOVR2,#WEIGH；實際重量地址LCALLKEY；LOOP1:LCALLCAIJI；調用采集子程序INCR1MOVOVER,R1INCR2MOVWEIGH,R2LCALLDISP；調用顯示子程序DJNZR0,LOOP1；是否采集完?SJMPLOOPRET(2)參數恢復子程序：(1)讀操作主程序ORG0200HRD24C:MOVDPTR,#0000H；取24C02單元首地址RD24C1:CLREA；禁止中斷LCALLFBZM；發送標志位LCALLCSXY；測試響應信號JBXYBZ,RD24C1；假設未響應，那么重新發送LCALLFDPL；發送字節首地址代碼MOVA,R3；取“讀〞控制字LCALLFSMW；發送“讀〞控制字LCALLCSXY；測試響應信號JBXYBZ,RD24C1；假設無響應，那么重新發送MOVR0,#LIMIT；取緩沖區首址MOVR2,#00H；設置字節數據傳送計數器RD24C2:MOVR1,#08H；設置位傳送計數器RD24C3:SETBSCL；發送讀脈沖SETBSDA；釋放數據線，將單片機對應口線置輸入狀態MOVC,SDA；讀一位數據RLCA；將讀到的數據移入ACCCLRSCL；準備接收下一位數據DJNZR1,RD24C3；假設8位數據未讀完那么繼續讀MOV@R0,A；將讀到的1個字節數據保存到緩沖區INCR0；修改緩沖區指針INCR2；修改字節數據計數器CJNER2,#17,WW；是否接收完畢LCALLFJSM；發結束信號SETBEA；恢復中斷設置RETWW:LCALLFYD；假設未接收完，那么發送應答信號AJMPRD24C2；轉RD24C2繼續接收下一個字節數據(2)發標志碼子程序ORG0300HFBZM:SETBSDASETBSCL；初始化MOVA,DPH；取單元地址高字節CLRCRLCAANLA,#0FHORLA,#0A0H；將地址高字節融入寫控制碼：10100BMOVR3,AINCR3；產生讀控制碼FSMW:CLRSDA；產生啟動信號FSMW1:MOVR1,#08H；送數據位數FSMW2:CLRSCL；準備發送數據位RLCA；取代發送數據位MOVSDA,C；將待發送數據位放到SDA總線上SETBSCL；發送DJNZR1,FSMW2；判斷一個字節數據是否發送完畢CLRSCL；發送完畢，鎖定時鐘線，準備下一步操作RET(3)測試響應子程序ORG0400HCSXY:SETBSDA；釋放數據線SETBSCL；產生一個應答脈沖CLRXYBZ；清響應標志JNBSDA,CSXY1；檢查時否響應SETBXYBZ；無響應那么置響應標志CSXY1:CLRSCL；鎖定時鐘線，準備下一步操作RET(4)發送應答信號子程序ORG0450HFYD:CLRSDA；發送應答信號SETBSCLNOPCLRSCL；準備接收下一個字節數據SETBSDA；釋放總線RET(5)發送結束信號子程序ORG0500HFJSM:CLRSDA；發結束碼SETBSCLNOPSETBSDARET(6)發送ACC子程序ORG0550HFDPL:MOVA,DPL；發24C02字節首地址代碼FACC:LCALLFSMW1；發ACCLCALLCSXYRET(3)看門狗中斷子程序：ORG0003HWR24C:MOVDPTR,#0000H；取24C02待寫頁面及單元首地址WR24C1:CLREA；禁止中斷LCALLFBZM；發送標志碼LCALLCSXY；測試響應信號JBXYBZ,WR24C1；假設響應標志為1，那么需重新發送LCALLFDPL；發送24C02單元首地址代碼MOVR0,#LIMIT